[發(fā)明專利]一種天然氣化學(xué)氣相沉積爐用炭/炭內(nèi)膽的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011630446.4
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112723898A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高大恩;邵海成
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古栢特新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/84
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本發(fā)明公開了一種天然氣化學(xué)氣相沉積爐用炭/炭內(nèi)膽的制備方法，采用炭纖維針刺體作為預(yù)制體材料，經(jīng)過樹脂涂刷處理、化學(xué)氣相沉積致密以及成套組裝的工藝過程。該方法具體步驟為：一、采用炭纖維針刺體作為預(yù)制體材料；二、硬化定型；三、樹脂浸漬液的配置及涂刷；四、固化/炭化處理；五、化學(xué)氣相沉積致密；六、組裝成套。本發(fā)明采用炭/炭復(fù)合材料作為天然氣化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)膽，具有耐高溫、強度高、隔熱性能好且不易分層等特點，并且工藝簡單、制造成本低、使用壽命長、不容易變形，大大提高化學(xué)氣相沉積爐的使用壽命和安全性能，同時可以保護沉積爐電極，減少電極材料的更換率。

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)氣相沉積爐用炭/炭內(nèi)膽的制備方法，屬于高溫爐用熱場材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，炭/炭復(fù)合材料是采用化學(xué)氣相沉積爐設(shè)備進行致密化處理，將炭纖維預(yù)制體置于化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)，在高溫和真空狀態(tài)下通入有機碳源性氣體，通過氣體的裂解反應(yīng)將碳原子沉積在預(yù)制件的空隙內(nèi)，使預(yù)制體達到致密的目的，形成一種新型材料(即炭/炭復(fù)合材料)；炭/炭復(fù)合材料具有強度大、耐高溫、比重小的特點，被廣泛應(yīng)用在航空航天、光伏及高科技領(lǐng)域，市場發(fā)展前景廣泛。

化學(xué)氣相沉積爐對炭/炭復(fù)合材料進行致密處理時，有機碳源氣體包括丙烯、丙烷、天然氣以及其他有機含碳小分子氣體，采用裂解溫度為1000℃以下的氣體作為碳源氣體時，可采用耐熱鋼材料作為沉積爐內(nèi)膽。但是，當(dāng)采用天然氣等高裂解溫度氣體作為碳源氣時，其裂解溫度超過1000℃，耐熱鋼以及其他金屬合金材料難以滿足沉積爐高溫使用要求，因此，需采用耐高溫性能好、密度低、強度高的炭/炭復(fù)合材料作為內(nèi)膽材料，方能滿足化學(xué)氣相沉積爐的使用要求。

因此，以天然氣作為碳源氣體的大尺寸化學(xué)氣相沉積爐急需一種工藝簡單、耐高溫、強度高、隔熱性能好的且不易分層爐內(nèi)膽的制備方法。傳統(tǒng)的耐熱鋼及金屬合金材料難以滿足使用要求。炭/炭復(fù)合材料具有密度低、耐高溫、高的機械強度、高的抗沖擊韌性等特點，可以應(yīng)用于以天然氣作為碳源氣體的大尺寸化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)膽材料，并可大大提高化學(xué)氣相沉積爐的使用壽命和安全性能，同時可以保護沉積爐電極，減少電極材料的更換率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，以解決現(xiàn)有以天然氣作為碳源氣體的大尺寸化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)膽材料耐熱性差、高溫強度低、容易變形、使用壽命短的技術(shù)問題，利用炭/炭復(fù)合材料具有耐高溫、強度高、隔熱性能好的且不易分層的特點，而提供一種工藝簡單、密度低、致密效果好、機械強度高和耐熱性優(yōu)異的天然氣化學(xué)氣相沉積爐用炭/炭內(nèi)膽的制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種天然氣化學(xué)氣相沉積爐用炭/炭內(nèi)膽的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一：采用炭纖維針刺體作為預(yù)制體材料，預(yù)制體密度控制在0.20g/cm³-0.60g/cm³。

步驟二：將步驟一中采用的預(yù)制體在固化爐內(nèi)定型處理，在升溫速率為2℃/h-50℃/h的條件下升溫至150℃-300℃，然后保溫1h-10h進行定型處理，自然冷卻。

步驟三：將步驟二中經(jīng)過定型處理后的預(yù)制體內(nèi)外表面以及端面進行樹脂涂刷，共分兩次處理，第一次涂刷采用純樹脂溶液進行涂刷，涂刷后的坯體在空氣中晾置10h-24h后進行第二次涂刷處理，第二次涂刷溶液為樹脂和石墨粉按重量比為(2-20):1配置而成，然后繼續(xù)在空氣中晾置10h-24h。

步驟四：將步驟三中經(jīng)過樹脂涂刷后的坯體吊入炭化爐內(nèi)進行固化/炭化處理，在升溫速率為2℃/h-50℃/h的條件下升溫至150℃-250℃，保溫2h-6h進行固化處理，然后在升溫速率為2℃/h-50℃/h的條件下升溫至850℃-1000℃，保溫2h-6h進行炭化處理，產(chǎn)品出爐后對表面進行清理，將表皮的炭硬殼處理干凈。